JP4429056B2 - 無線リソース割当方法 - Google Patents

Description

本発明は無線基地局装置及び無線リソース割当方法に関し、特に呼量の増加に対応してリソースを通常の分散型割り当て方式から集中型割り当て方式に可変制御する無線基地局装置及び無線リソース割当方法に関する。

最近の移動無線システムでは、ベースバンド信号処理カード内のハードウェア、ファームウェアの処理資源(メモリ、回路等の占有時間や処理時間等の最小単位の使用資源)をリソースと呼称している。移動無線システムは、このリソースを通信用チャネルに必要な数分だけ割り当てることにより種々の通信サービスを提供している。こうした通信サービスでの無線回線利用方式は、回線の割当要求が発生すると、回線番号の若い番号から空き回線を検索して割り当てる。

ＩＭＴ２０００方式その他の移動体通信システムは、周知のように、複数の移動局と、これら移動局と通信する無線基地局装置とから構成されている。無線基地局装置は呼処理制御部とベースバンド機能を有する複数枚の無線送受信制御カード（以下ではＣＨカードと記す）を備えている。無線基地局装置の呼処理制御部は、呼の設定／解放を実現するために、複数のＣＨカードに対してリソースの割り当て／リソースの解除といったリソース管理を行っている。

各ＣＨカードのリソース使用状況やリソース割り当ての管理は、全て呼処理制御部により一元的に管理される。さらに、呼の設定／解放やカード障害等によるリソース再割り当て等の管理は全て呼処理制御部により管理されている。ＣＨカードは、呼処理制御部から指示を受け、当該指示の通りにリソースの配置等を行う。

従来の無線基地局装置及び無線リソース割当方法は、無線回線の若い番号のキャリアから空き回線を順次検索し、最初に見つかった空き回線を呼に割り当てる。従来技術では若い番号のキャリア番号を受け持つＣＨカードの割当容量が一番早く満杯になるという不都合がある。この不都合は、最後に使用した回線番号を使用管理メモリに記憶し、次に回線を割り当てるときに使用管理メモリに記憶された回線番号をインクリメントした回線を割り当てることで解消している。特定のカードの使用頻度が高くなることなく、全ての無線送受信カードがほぼ均等に使用されることになる（例えば、特許文献１参照。）。

また、ＣＨカード内の使用リソースと空きリソースとを並べ替えるリソース再配置を自律的に行なっているものもある（例えば、特許文献２参照。）。

特開平９−３３１５６９号公報（第３−４頁、図３） 特開２００３−０８７８５４号公報（第２−４頁、図１）

上述した従来の無線基地局装置及び無線リソース割当方法では、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）無線方式等の場合、音声データの呼とパケットデータの呼のように複数種類の呼が存在し、呼の種類に応じて必要となるリソース数が異なる。そのため、稼働中に呼の設定→解放→設定→解放→…を繰り返していると、リソースの割り当てに空きが発生し、無駄のあるリソースの割り当て方になる。つまり、呼処理制御部においてリソースに空きがあるにもかかわらず、新たに設定される呼が設定不可となってしまう場合があり、リソースを有効に活用できないという欠点を有している。

しかし、上述のリソース再配置を行なうためには、「どのリソース」を「どのＣＨ」から「どのＣＨ」へとリソース再配置するのかを決めるための検索を行なわなければならない。
また、実際に呼を追い出す処理も必要となる。このため処理が高負荷になる。

リソース再配置処理を行なっている間に新たな呼を受け付けると、処理負荷の大きいリソース再配置と新たな呼に対するリソース割り当て処理とを連続して行なわなければならない。このため、リソース再配置処理の負荷が大きくなり、呼損が生じるという欠点を有している。

本発明の目的は、リソースを効率的に、かつ呼処理制御部の処理負荷増大を軽減する無線基地局装置および無線リソース割り当て方法を提供することにある。

分散割当手順と集中割当手順とを含む無線リソースの割当方法であって、
前記分散割当手順は、
リソースＳ（Ｓは１以上の整数）個を有するＮ（Ｎは２以上の整数）の新規呼の割り当てに対して、第１の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが有ればリソースＳ個を割り当て、第２の無線送受信制御カードの検索に進む第１のステップと；
この第２の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが有ればリソースＳ個を割り当て、第３の無線送受信制御カードの検索に進む第２のステップと；
この第３の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが有ればリソースＳ個を割り当て、第４の無線送受信制御カードの検索に進む第３のステップとを備え；
前記第１〜第３のステップをＮ個の新規割り当てまで繰り返し、
前記集中割当手順は、
前記第１の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが無ければ前記第２の無線送受信制御カードの検索に進む第４のステップと；
前記第２の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが無ければ前記第３の無線送受信制御カードの検索に進む第５のステップと；
前記第３の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが無ければ前記第１の無線送受信制御カードの検索に進む第６のステップと；
前記第１の無線送受信制御カードの予約リソースを使用することにより割り当て可能ならば、前記予約リソースを使用し、リソースＳ個を割り当て前記第２の無線送受信制御カードの検索に進む第７のステップと；
前記第２の無線送受信制御カードには空きが無く前記第３の無線送受信制御カードに進み、この第３の無線送受信制御カードには空きが無く、前記第１の無線送受信制御カードの検索に進む第８のステップと；
前記第１の無線送受信制御カードはすでに前記予約リソースを使用済みで空きがあり、リソースＳ個を割り当て前記第３の無線送受信制御カードの検索に進む第９のステップと；
前記第３の無線送受信制御カードには空きが無く、前記第１の無線送受信制御カードの検索に進む第１０のステップとを備え；
前記第１の無線送受信制御カードはすでに前記予約リソースを使用済みで空きがあり、リソースＳ個を割り当て、前記第４〜第１０のステップを新規呼の各々に対して順次実施することを特徴としている。

本発明の無線基地局装置及び無線リソース割当方法は、呼量に応じて分散型割り当てから集中型割り当てに方式を可変できるので、呼処理制御部の処理負荷増大を軽減し、必要とするサービス分のリソースが割当不可となる頻度を軽減することができるという効果を有している。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の無線基地局装置の一つの実施の形態を示すブロック図である。

図１に示す本実施の形態は、基地局制御局１と、無線基地局装置２と、端末５及び端末６とから構成されている。無線基地局装置２は、呼処理制御（ＣＰ）部３と、ベースバンド制御部４とから構成されている。

無線基地局装置２は、携帯電話等の端末５、端末６と、無線基地局装置２を制御する基地局制御局１とで移動体通信システムを形成している。また端末５、端末６はさまざまなレートのサービスに対応できる能力を有し、音声、パケット等を送受信する。

図１では、端末５は音声サービスを、端末６はパケットサービスを利用しており、無線基地局装置２にはさまざまなレートのサービス（呼）が接続されている状態を示している。

ベースバンド制御部４は、複数の無線送受信制御カードであるＣＨカード７（＃１〜＃Ｎ）を備えている。呼処理制御（ＣＰ）部３は、それぞれの呼に対して複数のＣＨカード内から一枚を選択し、ＣＨカード７にリソースを割り当てることにより、端末５、端末６との無線通信を実現している。

まず本発明の実施の形態の説明に先立って、従来から行われている再配置の動作について図２、図３により説明する。

図２は現リソースに対して新規のリソースを割り当てたときのリソースの使用状況を説明する図である。

図３は図２の新規リソースを割り当てた後にリソース再配置を行なったときのリソースの使用状況を説明する図である。

図２、図３では、無線基地局装置２のベースバンド制御部４は３枚のＣＨカード７（ＣＨカード＃１、ＣＨカード＃２、ＣＨカード＃３）を実装している。各ＣＨカード７は７２個のリソース分を割り当てることができる。以下、最も多くのリソースを必要とするサービスをＰａｃｋｅｔ３８４ｋとする。Ｐａｃｋｅｔ３８４ｋのサービスは２４個のリソースを必要とする。従って、予約すべき予約リソースの数を２４としている。

ここで予約リソースとは、発生する呼に対して予め必要な領域を確保しておくリソース領域を示す。後述するように予約リソースをすべてのＣＨカードに設定することで、分散型割り当てから集中型割り当てに切り換えられる。

新規呼の割り当て方法は通常の分散型割り当てなので、各ＣＨカード７に均等に呼が割り当てられる。図２ではＣＨカード＃１〜＃３はそれぞれ４８個のリソースを使用中である（図２中Ａ）。ここにリソース１個を必要とする新規呼が３つ割り当てられるとする。新規呼が各ＣＨカード＃１〜＃３に１呼ずつ割り当てられた結果、各ＣＨカードともに４９個のリソースを使用するので、２３（７２−４９＝２３）個のリソースが空きになっている（図２中Ｂ）。

この状況のときに、最も多くのリソース２４個を必要とするサービスＰａｃｋｅｔ３８４ｋが発生すると、２４個のリソース分の空いているＣＨカードが存在しないため、Ｐａｃｋｅｔ３８４ｋは割り当てることができずに呼損になってしまう。

このような状況を回避するためにリソース再配置が行なわれる。図３を参照すると、図２では各ＣＨカード＃１〜＃３に２３個のリソースしか空きがなく、Ｐａｃｋｅｔ３８４ｋを割り当てることができなかった（図３中Ｃ）。

リソース再配置が実行されるとＣＨカード＃２、＃３に割り当てられていた新規呼がＣＨカード＃１へ追い出される。この結果、ＣＨカード＃１は５１（４８＋３＝５１）個のリソース、ＣＨカード＃２、３は４８個のリソース使用している状況となる。このようにリソースを再配置することによって、ＣＨカード＃２と、ＣＨカード＃３にそれぞれ２４（７２−４８＝２４）個の空きリソースができる。この状況でＰａｃｋｅｔ３８４ｋが発生しても、Ｐａｃｋｅｔ３８４ｋの２４個のリソースはＣＨカード＃２またはＣＨカード＃３に割り当てることが可能になる（図３中Ｄ）。従って、リソース再配置を行なうことでより効率的な割り当てが実現できる。

しかしながら、リソース再配置とは一度割り当てた呼を移動させて違う場所に割り当てることである。従って、「どの場所」に割り当てた「どの呼」を「どの場所」へ移動させるかの判断および移動させる処理が必要である。

次に本発明の実施の形態について、図４および図５を参照して説明する。

図４は無線基地局装置及び無線リソース割当方法の動作を説明するフローチャートである。

図５は本発明によるリソースの新規割り当て方法を説明する図である。

図５ではＣＨカード＃１〜＃３のそれぞれは、各ＣＨカード１枚の全リソース７２個のうち４８個のリソースを使用中である。また、予約リソースの数は２４に設定されている（図５中Ｅ）。ここにリソース１個を必要とする新規呼が３つ割り当てられる場合の動作を図４のフローチャートにより説明する。

新規呼の割り当て開始を行う（ステップ１００）。ここで検索対象とするＣＨカードを優先ＣＨカードと定義する。先ず優先ＣＨカードをＣＨカード＃１に設定し、これを検索対象ＣＨとする（ステップ１０１）。次のステップで予約リソースが使用されているかどうかの判定を行う（ステップ１０２）。予約リソースが使用された場合、予約リソースの使用を示す予約リソースステータスＲはＲ＝０となる。予約リソースステータスは当該予約リソースが使用中ならＲ＝０とし、不使用なら予約リソース数Ｒに設定する。

ＣＨカード＃１は予約リソースを使用していない（Ｒ＝０でない）ので、ステップ１０３に進み１０３の条件を判定する。ＣＨカード＃１には空きがないので、ステップ１０８に進む。ステップ１０８では全ＣＨカード（ＣＨ＃１、ＣＨ＃２、ＣＨ＃３）検索済みでないので、ステップ１０９に進み検索対象ＣＨカード＃２に設定する。

再びステップ１０２で、ＣＨカード＃２も予約リソースステータスＲ＝０でないので、ステップ１０３の条件を判定する。ＣＨカード＃２には空きがないので、ステップ１０８に進む。ステップ１０８では全ＣＨカード検索済みでないので、ステップ１０９に進み検索対象ＣＨカード＃３に設定する。

再びステップ１０２で、ＣＨカード＃３も予約リソースステータスＲ＝０でないので、ステップ１０３の条件を判定する。ＣＨカード＃３には空きがないので、ステップ１０８に進む。

ここで３枚のＣＨカード＃１〜＃３の全ＣＨカード検索済みなので、ステップ１１０で検索対象ＣＨカードの番号をインクリメントする。このインクリメントの状態で、検索対象はフルカウントとなり再びＣＨカード＃１となり、ステップ１１１の判定条件に進む。

ステップ１１１は予約リソースを使用すれば割り当て可能かどうかの判定を行う。ステップ１１１で予約リソースを使用すれば割当て可能なので、ステップ１１２でＣＨカード＃１の予約リソースステータスをＲ＝０に設定し、新規呼のリソース１個をＣＨカード＃１に割り当てる（ステップ１０５）。予約リソースステータスＲ＝０の設定により、予約リソースが空きリソースに全て充当され使用できることになる。

次のステップ１０６で優先ＣＨカードをＣＨカード＃２に設定する。新規呼の割り当てが２つ有るので、ステップ１０７の判定によりステップ１０１に戻る。ＣＨカード＃２は予約リソースステータスＲ＝０でないので（ステップ１０２）、ステップ１０３の条件を判定する。ＣＨカード＃２には空きがないので、ステップ１０８に進む。全ＣＨカード（ＣＨ＃２、ＣＨ＃３、ＣＨ＃１）検索済みでないので、ステップ１０９に進み検索対象がＣＨカード＃３になる。ＣＨカード＃３も予約リソースステータスＲ＝０でないので（ステップ１０２）、ステップ１０３の条件を判定する。ＣＨカード＃３には空きがないので、ステップ１０８に進む。ＣＨカード＃２、＃３の２枚が検索され、全ＣＨカード（ＣＨ＃２、ＣＨ＃３、ＣＨ＃１）検索済みでないので、ステップ１０９に進みＣＨカード＃１を検索する。ＣＨカード＃１はすでに予約リソースステータスがＲ＝０に設定されているので、ステップ１０２でＲ＝０の条件を満たしステップ１０４に進む。ステップ１０４では空きがあるので（予約リソースが空きリソースに充当されている）、ステップ１０５に進み、新規呼リソース１個がさらにＣＨカード＃１に割り当てられる。

ステップ１０６に進み優先ＣＨカードを＃３に設定する。新規呼の割り当てがまだ１つ有るので、ステップ１０７の判定によりステップ１０１に戻る。ＣＨカード＃３の予約リソースステータスがＲ＝０でないので（ステップ１０２）、ステップ１０３の条件を判定する。ＣＨカード＃３には空きがないので、ステップ１０８に進む。全ＣＨカード（ＣＨ＃３、ＣＨ＃１、ＣＨ＃２）検索済みでないので、ステップ１０９に進みＣＨカード＃１を検索する。ＣＨカード＃１はすでに予約リソースステータスがＲ＝０に設定されているので、ステップ１０２でＲ＝０の条件を満たしステップ１０４に進む。ステップ１０４では空きがあるので、ステップ１０５で３個目のリソース１個が割り当てられる。割り当て呼がないので（ステップ１０７）、割り当て終了となる（ステップ１１６）。

この割当状態が図５Ｆである。つまりＣＨカード＃１に３個の新規呼のリソースが集中的に割り当てられる。

このように新規呼はＣＨカード＃１への集中型割り当てになる。この集中型の割り当てを行なうことで、ＣＨカード＃２、ＣＨカード＃３にはそれぞれ２４個の空きリソースができる。この状況でＰａｃｋｅｔ３８４ｋが発生しても、Ｐａｃｋｅｔ３８４ｋのサービスはＣＨカード＃２、ＣＨカード＃３に割り当てることが可能となる（図５中Ｆ）。

すなわち予約リソースを１個でも使用すると、予約リソースステータスＲ＝０に設定するので、予約リソースはこの設定時点で空きリソースとしての使用が可能となる。新規呼はこの空いた予約リソースに割り当てられる。

一方、上述したステップ１０３の条件で空きがあればステップ１０５に進み、新規呼のリソース１個がＣＨカード＃１に割り当てられる。ステップ１０６でインクリメントされＣＨカード＃２に検索が進む。割り当て呼がまだあるので（ステップ１０７）、ステップ１０１、ステップ１０２に進む。ＣＨカード＃２はＲ＝０でないが、ステップ１０３で空きがあればステップ１０５に進み、ＣＨカード＃２にリソース１個が割り当てられる。同様に、インクリメントされＣＨカード＃３に検索が進む。割り当て呼がまだあるので（ステップ１０７）、ステップ１０１、ステップ１０２に進む。ＣＨカード＃３はＲ＝０でないが、ステップ１０３で空きがあればステップ１０５でＣＨカード＃３にリソース１個が割り当てられる。つまり均等にＣＨカード＃１、ＣＨカード＃２、ＣＨカード＃３にリソース１個ずつ分散割当される。呼量が少なく空きがあれば、分散割り当て方式となる。

なお、ステップ１１１で条件式が満たされず、かつ全ＣＨカード検索済みであれば、呼損発生となる（ステップ１１５）。

上述の通り、予約リソースの使用により分散割り当て方式から集中割り当て方式に遷移することになる。この割り当て方式の遷移により、割り当て済みの呼を再度割り当てると云う制御処理は必要がなくなる。このため処理を削減できる。

以上のように、本発明はリソースを効率的に割り当て、かつ呼処理制御（ＣＰ）部３の処理負荷増大を軽減する。

図６は呼量に対応したリソース割当方法を示す図である。

縦軸は呼量を示し、横軸は時間経過を示す。図６により呼量が時間とともに徐々に増加した場合の割り当て方法の違いについて示し、リソースを割り当てるパターンについてまとめる。
（ａ）ステップ１０３でＢ≧Ｃを満たしてリソースを割り当てる
（ｂ）ステップ１０４でＢ≧Ｃ（ただしＲ＝０）を満たしてリソースを割り当てる
（ｃ）ステップ１１１でＢ＜Ｃ≦Ｂ＋Ｒを満たしてリソースを割り当てる
（ｃ）の条件は予約リソースを使用しないと新規呼の割り当てができないかどうかの判定を行うもので、この判定時点では割り当てが行われていない。（ｃ）の条件により予約リソースが１個でも割り当てられると、（ｂ）による割り当てが行われる。

呼量が少ない場合は、ＣＨカード内のリソース量も多く余っているため、（ａ）による割り当てがほとんど適用される。呼量が多くなり、予約リソースを使用しはじめると（ｂ）や（ｃ）による割り当てが適用され始める。新規呼が大量の複数リソースを必要とするサービスでないと、（ｃ）による割り当てはありえないので、（ｃ）の頻度は少ない。

上述の通り、リソースの基本的な割り当て方式は、複数のＣＨカードを均等に利用する「分散型割り当て」方式を採用する。このことで特定ＣＨカードに呼が集中することを回避できる。また呼量が多くなり、予約リソースを使用しなければ呼の割り当てができなくなると、特定のＣＨカード毎に設定した予約リソースを空きリソースとして使用可能とする。このことは必然的に予約リソースを利用可能としたＣＨカードには空きリソースが多く存在するため、このＣＨカードに呼が割り当てられる確率が増加する。従って、一枚のＣＨカードから呼を割り当てていく「集中型割り当て」方式へと変化することになる。

このことで、リソース再配置等によってリソースを有効に利用するのと同様の効果が得られる。

本発明では、分散して一度割り当てた呼は移動することなくそのままで、呼量が増加して予約リソースを使用するようになると、予約リソースを空きリソースとして充当できる。このため新規呼はこの空いたリソースに集中して割り当てることができる。従って、本発明では、割り当て済みの呼に対しての制御処理の必要はないので、移動体通信システムに適用することで処理の効率化が図れる。

本発明を用いることでリソースを効率的に、かつ、呼処理制御（ＣＰ）部３の処理負荷増大を軽減することが可能となる。特にリソース割り当ての効率化に関しては、できる限り大きいリソースを必要とするサービス分のリソースを空けておくことにより、リソースが割り当てできない頻度を軽減することができる。また、呼処理制御（ＣＰ）部３の処理負荷に関しても、リソース再配置を行なう必要がないため、処理が高負荷になることを防ぐことができる。

本発明の無線基地局装置の一つの実施の形態を示すブロック図である。 現リソースに対して新規のリソースを割り当てたときのリソースの使用状況を説明する図である。 図２の新規リソースを割り当てた後にリソース再配置を行なったときのリソースの使用状況を説明する図である。 無線基地局装置及び無線リソース割当方法の動作を説明するフローチャートである。 本発明によるリソースの新規割当方法を説明する図である。 呼量に対応したリソース割当方法を示す図である。

符号の説明

１ 基地局制御局
２ 無線基地局装置
３ 呼処理制御（ＣＰ）部
４ ベースバンド制御部
５ 端末
６ 端末
７ ＣＨカード

Claims (1)

1. 分散割当手順と集中割当手順とを含む無線リソースの割当方法であって、
   前記分散割当手順は、
   リソースＳ（Ｓは１以上の整数）個を有するＮ（Ｎは２以上の整数）の新規呼の割り当てに対して、第１の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが有ればリソースＳ個を割り当て、第２の無線送受信制御カードの検索に進む第１のステップと；
   この第２の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが有ればリソースＳ個を割り当て、第３の無線送受信制御カードの検索に進む第２のステップと；
   この第３の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが有ればリソースＳ個を割り当て、第４の無線送受信制御カードの検索に進む第３のステップとを備え；
   前記第１〜第３のステップをＮ個の新規割り当てまで繰り返し、
   前記集中割当手順は、
   前記第１の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが無ければ前記第２の無線送受信制御カードの検索に進む第４のステップと；
   前記第２の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが無ければ前記第３の無線送受信制御カードの検索に進む第５のステップと；
   前記第３の無線送受信制御カードが予約リソースを使用したかどうかを判定し、使用していなければ前記新規呼に対して空きリソースがあるかどうかを判定し、空きが無ければ前記第１の無線送受信制御カードの検索に進む第６のステップと；
   前記第１の無線送受信制御カードの予約リソースを使用することにより割り当て可能ならば、前記予約リソースを使用し、リソースＳ個を割り当て前記第２の無線送受信制御カードの検索に進む第７のステップと；
   前記第２の無線送受信制御カードには空きが無く前記第３の無線送受信制御カードに進み、この第３の無線送受信制御カードには空きが無く、前記第１の無線送受信制御カードの検索に進む第８のステップと；
   前記第１の無線送受信制御カードはすでに前記予約リソースを使用済みで空きがあり、リソースＳ個を割り当て前記第３の無線送受信制御カードの検索に進む第９のステップと；
   前記第３の無線送受信制御カードには空きが無く、前記第１の無線送受信制御カードの検索に進む第１０のステップとを備え；
   前記第１の無線送受信制御カードはすでに前記予約リソースを使用済みで空きがあり、リソースＳ個を割り当て、前記第４〜第１０のステップを新規呼の各々に対して順次実施することを特徴とする無線リソース割当方法。

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